家庭安防畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</b></p><p>　　題目： 家庭安防控制系統(tǒng) </p><p>　　姓 名： 李清秀 </p><p>　　專 業(yè)： 自動(dòng)化 </p><p>　　學(xué)

2、 院： 繼 續(xù) 教 育 學(xué) 院 </p><p>　　學(xué)習(xí)形式： 自考 </p><p>　　助學(xué)單位： 遼寧石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院 </p><p>　　指導(dǎo)教師： 曹雅靜 </p><p><b>　　2015年9月</b&

3、gt;</p><p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）</p><p><b>　　說(shuō) 明 書</b></p><p>　　題目 家庭安防控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) </p><p>　　院 別： 繼續(xù)教育學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè)： 自動(dòng)化

4、 </p><p>　　班 級(jí)： 自動(dòng)化132 </p><p>　　設(shè) 計(jì) 人： 李清秀 </p><p>　　指導(dǎo)教師： 曹雅靜 </p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書</p><p><b>　　一、題目：</b>

5、</p><p>　　家庭安防控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　二、說(shuō)明部分：</b></p><p>　?。ㄒ唬?、主要任務(wù)與目標(biāo)：</p><p>　　本課題主要設(shè)計(jì)的內(nèi)容是 住戶門及陽(yáng)臺(tái)與窗戶的防入侵報(bào)警，按鈕式家庭緊急求助報(bào)警，燃?xì)庑孤﹫?bào)警，火災(zāi)報(bào)警等</p><p><b&g

6、t;　　主要任務(wù)： </b></p><p>　　（1）介紹報(bào)警器基本內(nèi)容，包括發(fā)展現(xiàn)狀以及做報(bào)警器的意義和目的； </p><p>　?。?）總體方案分析和智能報(bào)警模塊設(shè)計(jì)； </p><p>　?。?）具體分析設(shè)計(jì)報(bào)警器的硬件系統(tǒng)； </p><p>　　（4）具體分析設(shè)計(jì)報(bào)警器的軟件系統(tǒng)；</p><p&

7、gt;　?。?）報(bào)警器系統(tǒng)的調(diào)試與運(yùn)行。</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)目標(biāo) ：掌握用單片機(jī)控制報(bào)警器，并進(jìn)行設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試； </p><p>　　（二）、主要內(nèi)容與基本要求： </p><p>　　1. 報(bào)警器的研究現(xiàn)狀以及選題的意義和目的。</p><p>　　2. 智能報(bào)警器模塊化設(shè)計(jì)。 </p><p>&

8、lt;b>　　3. 硬件設(shè)計(jì)。</b></p><p><b>　　4. 軟件設(shè)計(jì)。</b></p><p>　　5. 設(shè)計(jì)電路圖及系統(tǒng)程序調(diào)試。</p><p>　　三、發(fā) 給 日 期： 2015 年 5 月 16 日</p><p>　　四、要 求 完 成 日 期： 2

9、015 年 7 月 31 日</p><p>　　指導(dǎo)教師： 曹雅靜 </p><p>　　系 主 任： </p><p>　　2015 年 5 月 23 日 </p><p>　　家庭安防控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘 要</b>&l

10、t;/p><p>　　家庭安防系統(tǒng)是智能住宅小區(qū)案犯非系統(tǒng)的最重要的組成部分，也是智能家居自動(dòng)化的重要組成部分，主要包括住戶門及陽(yáng)臺(tái)與窗戶的防入侵報(bào)警，按鈕式家庭緊急求助報(bào)警，燃?xì)庑孤﹫?bào)警，火災(zāi)報(bào)警等。本課題以經(jīng)濟(jì)實(shí)用為原則，通過(guò)對(duì)相應(yīng)報(bào)警傳感器的選用，控制器軟硬件的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)門盜防護(hù)，窗盜防護(hù)，火災(zāi)報(bào)警，燃?xì)庑孤﹫?bào)警，緊急求助等多項(xiàng)典型家庭安防功能，在系統(tǒng)受到入侵時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警或通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將報(bào)警信息傳送給用戶，以實(shí)現(xiàn)

11、對(duì)家庭的全天24小時(shí)的安全防護(hù)。</p><p>　　本設(shè)計(jì)主要內(nèi)容為當(dāng)出口通道或窗戶受到入侵，發(fā)生燃?xì)庑孤┗蚧馂?zāi)，緊急求助時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警所有系統(tǒng)提供電源。</p><p>　　關(guān)鍵詞：智能家居；安防系統(tǒng)；聲光報(bào)警 </p><p>　　Design of family security control system</p><p>&

12、lt;b>　　Abstract</b></p><p>　　Home security systems are smart residential area criminals most important non-system components, intelligent home automation is an important part, including household do

13、ors and balconies and windows of anti-intrusion alarm, push-button family emergency assistance alarm, gas leak alarm fire alarm. The subject of the principle of economic utility, through the appropriate selection of sens

14、or alarms, the controller hardware and software design, implementation, Pirates of protective doors, windows an</p><p>　　The design of the main contents of the window when the export channel or invasion, gas

15、 leak or fire occurs, emergency help, the system automatically send alarm to provide power to all systems. </p><p>　　Key words： Intelligent home; Security systems; Alarm of Light and sound</p><

16、p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1 課題研究的來(lái)源與研究背景1</p><p&g

17、t;　　1.2課題研究目的、意義與內(nèi)容2</p><p>　　1.2.1課題研究的目的與意義2</p><p>　　1.2.2課題研究的內(nèi)容3</p><p>　　2 電源與緊急報(bào)警了系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)4</p><p><b>　　2.1總體說(shuō)明4</b></p><p>　　2.1.1直流

18、穩(wěn)壓電源介紹4</p><p>　　2.1.2本次設(shè)計(jì)的直流電源部分任務(wù)5</p><p>　　2.2三端集成穩(wěn)壓器介紹5</p><p>　　2.3硬件原理圖及說(shuō)明6</p><p>　　2.3.1變壓整流電路7</p><p>　　2.3.2濾波電路8</p><p>　　2.3

19、.3 穩(wěn)壓電路11</p><p>　　2.4硬件原理仿真總體圖及結(jié)果顯示12</p><p>　　2.4.1硬件原理仿真總體圖12</p><p>　　2.4.2硬件原理總體圖仿真結(jié)果顯示13</p><p>　　3 緊急按鈕報(bào)警設(shè)計(jì)14</p><p>　　3.1總體說(shuō)明14</p>&l

20、t;p>　　3.1.1緊急報(bào)警按鈕介紹14</p><p>　　3.1.2本次緊急報(bào)警按鈕設(shè)計(jì)任務(wù)14</p><p>　　3.2器件說(shuō)明14</p><p>　　3.2.1單片機(jī)介紹14</p><p>　　3.2.2 LED顯示數(shù)碼管介紹18</p><p>　　3.3硬件原理圖及說(shuō)明19<

21、/p><p>　　3.3.1單片機(jī)時(shí)鐘電路及說(shuō)明19</p><p>　　3.3.2單片機(jī)復(fù)位電路及說(shuō)明20</p><p>　　3.3.3緊急報(bào)警信號(hào)和外部中斷信號(hào)輸入電路及說(shuō)明21</p><p>　　3.3.4結(jié)果顯示電路及說(shuō)明22</p><p>　　3.3.5聲光報(bào)警電路23</p>&l

22、t;p>　　3.4軟件設(shè)計(jì)23</p><p>　　3.4.1軟件設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求23</p><p>　　3.4.2主程序設(shè)計(jì)24</p><p>　　3.4.3中斷子程序設(shè)計(jì)24</p><p>　　3.4.4按鍵消抖說(shuō)明25</p><p>　　3.4.5硬件原理圖仿真及結(jié)果顯示26</p

23、><p><b>　　參考文獻(xiàn)28</b></p><p><b>　　致謝29</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 課題研究的來(lái)源與研究背景</p><p>　　家庭安防系統(tǒng)是適應(yīng)現(xiàn)代生活對(duì)家庭功能逐漸增長(zhǎng)

24、的需求發(fā)展起來(lái)的一個(gè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的內(nèi)容、構(gòu)成和配置因國(guó)度、家庭的經(jīng)濟(jì)實(shí)力、家庭的知識(shí)結(jié)構(gòu)以及個(gè)人喜好的不同而不同。因此，家庭安防系統(tǒng)的配置與住宅小區(qū)的定位（安置型、實(shí)用型、舒適型還是豪華型）以及住戶的類型比例（經(jīng)濟(jì)實(shí)力、知識(shí)結(jié)構(gòu)等）有著密切的關(guān)系。</p><p>　　一般地，從結(jié)構(gòu)上來(lái)講，家庭安防系統(tǒng)由控制器、家庭布線、傳感器/執(zhí)行器等構(gòu)成；每一個(gè)家庭控制器作為智能小區(qū)網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)智能節(jié)點(diǎn)，互聯(lián)成網(wǎng)并上聯(lián)至小區(qū)

25、綜合管理系統(tǒng)；從信息組成上來(lái)講，家庭安防系統(tǒng)包括語(yǔ)音信息、數(shù)據(jù)信息、視頻信息以及控制信息等；從功能上來(lái)講，家庭安防系統(tǒng)包括安防功能（防盜報(bào)警、火災(zāi)探測(cè)、煤氣泄露報(bào)警以及緊急呼叫按鈕）。</p><p>　　家庭報(bào)警的防護(hù)區(qū)域分成兩部分，即住宅周界防護(hù)和住宅內(nèi)區(qū)域防護(hù)。住宅周界防護(hù)是指在住宅的門、窗上安裝門磁開關(guān)；住宅內(nèi)區(qū)域防護(hù)是指在益發(fā)危險(xiǎn)區(qū)域安裝紅外探測(cè)器，熱傳感器，煙霧傳感器等。當(dāng)家中有人時(shí)，住宅周界防護(hù)的防

26、盜報(bào)警設(shè)備（門磁開關(guān)）設(shè)防，住宅內(nèi)區(qū)域防護(hù)的防盜報(bào)警設(shè)備（紅外探測(cè)器）撤防。當(dāng)家人出門后，住宅周界防護(hù)的防盜報(bào)警設(shè)備（門磁開關(guān)）和住宅區(qū)域防護(hù)的防盜報(bào)警設(shè)備（紅外探測(cè)器）均設(shè)防。</p><p>　　設(shè)計(jì)主要負(fù)責(zé)源與緊急報(bào)警子系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)，要及時(shí)為整個(gè)系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電源，以使各報(bào)警子系統(tǒng)能正常工作。家庭安防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)越來(lái)越完善，技術(shù)也已經(jīng)成熟，報(bào)警器也出現(xiàn)了只能語(yǔ)音報(bào)警。但是無(wú)論發(fā)展到什么程度，家庭安防的設(shè)計(jì)

27、原理是基本相同的。本設(shè)計(jì)雖然沒有用現(xiàn)有的最新技術(shù)，但是方便，簡(jiǎn)單，易操作，成本低。現(xiàn)在的中國(guó)市場(chǎng)已經(jīng)出現(xiàn)了，比較大的家庭安防設(shè)備公司。但是相比國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家，技術(shù)仍然很落后。所以我們要加強(qiáng)家庭安防方面的研究，從務(wù)實(shí)出發(fā)，而不是盲目的追求高科技豪華安防系統(tǒng)，以為主要設(shè)計(jì)目標(biāo)為中國(guó)城市的普通家庭。</p><p>　　1.2課題研究目的、意義與內(nèi)容</p><p>　　1.2.1課題研究的目的與

28、意義</p><p>　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的迅速發(fā)展，住宅的智能化和信息化在發(fā)達(dá)國(guó)家應(yīng)運(yùn)而生。智能家居是以住宅為平臺(tái)，兼?zhèn)浣ㄖ⒕W(wǎng)絡(luò)通訊、訊息家電、設(shè)備自動(dòng)化功能，集系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、服務(wù)、管理為一體的高效、舒適、安全、便利、環(huán)保的居住環(huán)境。而這一切都是在家庭產(chǎn)品自動(dòng)化，智能化的基礎(chǔ)上，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)按擬人化的要求實(shí)現(xiàn)的。智能家居可以定義為一個(gè)過(guò)程或者一個(gè)系統(tǒng)，利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、綜

29、合布線技術(shù)、無(wú)線技術(shù)、將與家居生活有關(guān)的各種子系統(tǒng)，有機(jī)地結(jié)合在一起。與普通家居相比，由原來(lái)的被動(dòng)靜止結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂心軇?dòng)智能的工具，提供全方位的訊息交換功能，幫助家庭與外部保持訊息交流暢通。</p><p>　　智能家居強(qiáng)調(diào)人的主觀能動(dòng)性，要求重視人與居住環(huán)境的協(xié)調(diào)，能夠隨心所欲地控制室內(nèi)居住環(huán)境，并且更富有人性化。不同國(guó)家，先后提出智能家居的方案不同。如早期新加坡的模式的家庭智能化系統(tǒng)包括三表抄送、安防報(bào)警、可

30、視對(duì)講、監(jiān)控、家電控制、有線電視接入、智能布線箱、寬帶網(wǎng)絡(luò)接入等。而現(xiàn)在今天的智能家居控制系統(tǒng)將擁有更加豐富的內(nèi)容，系統(tǒng)配置也越來(lái)越復(fù)雜，智能家居包括網(wǎng)絡(luò)接入、防盜報(bào)警系統(tǒng)、消防報(bào)警系統(tǒng)、電視對(duì)講、遠(yuǎn)程報(bào)警、緊急求助、室內(nèi)電器自控管理、網(wǎng)上購(gòu)物、視頻點(diǎn)播、網(wǎng)上教育等等。</p><p>　　1.2.2課題研究的內(nèi)容</p><p>　　家庭安防系統(tǒng)越來(lái)越受到重視，本設(shè)計(jì)主要負(fù)責(zé)家庭安防系統(tǒng)

31、提供電源設(shè)計(jì)，是防系統(tǒng)的重要組成部分。</p><p>　　本設(shè)計(jì)主要介紹了的選題背景、課題介紹、本文主要工作、方案論證。</p><p>　　本設(shè)計(jì)主要內(nèi)容本子課題的主要研究?jī)?nèi)容為整個(gè)系統(tǒng)的電源和不少于8個(gè)以上的緊急按鈕報(bào)警子系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)研究，要求電源輸入為交流220V。發(fā)生燃?xì)庑孤┗蚧馂?zāi)，緊急求助時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出聲光報(bào)警。</p><p>　　2 電源與緊急報(bào)警了

32、系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)</p><p><b>　　2.1總體說(shuō)明</b></p><p>　　2.1.1直流穩(wěn)壓電源介紹</p><p>　　任何電子電路中，一般都需要電壓穩(wěn)定的直流電源給系統(tǒng)供電。直流穩(wěn)壓電源又稱直流穩(wěn)壓器。它的供電電源大都是交流電源，當(dāng)交流供電電源的電壓或負(fù)載電阻變化時(shí)，穩(wěn)壓器的直接輸出電壓都能保持穩(wěn)定。穩(wěn)壓器的參數(shù)有電壓穩(wěn)定度、紋

33、波系數(shù)和響應(yīng)速度等。前者表示輸入電壓的變化對(duì)輸出電壓的影響。紋波系數(shù)表示在額定工作情況下，輸出電壓中交流分量的大小；后者表示輸入電壓或負(fù)載急劇變化時(shí)，電壓回到正常值所需時(shí)間。直流穩(wěn)壓電源分連續(xù)導(dǎo)電式與開關(guān)式兩類。前者由變壓器把單相或三相交流電壓變到適當(dāng)值，然后經(jīng)整流、濾波，獲得不穩(wěn)定的直流電源，再經(jīng)穩(wěn)壓電路得到穩(wěn)定電壓（或電流）。這種電源線路簡(jiǎn)單、紋波小、相互干擾小，但體積大、耗材多，效率低（常低于40％～60％）。后者以改變調(diào)整元件（

34、或開關(guān)）的通斷時(shí)間比來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓，從而達(dá)到穩(wěn)壓。本設(shè)計(jì)采用連續(xù)導(dǎo)電式，它需要變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四個(gè)環(huán)節(jié)才能完成，見下圖2-1。</p><p>　　圖2-1 直流穩(wěn)壓電源方框圖</p><p><b>　　其中：</b></p><p>　?。?）電源變壓器：是降壓變壓器，它將電網(wǎng)220V交流電壓變換成符合需要的交流電壓，并送給整流電路

35、，變壓器的變比由變壓器的副邊電壓確定。</p><p>　?。?）整流電路：利用單向?qū)щ娫?0Hz的正弦交流電變換成脈動(dòng)的直流電。</p><p>　?。?）濾波電路：可以將整流電路輸出電壓中的交流成分大部分加以濾除，從而得到比較平滑的直流電壓。</p><p>　　（4）穩(wěn)壓電路：穩(wěn)壓電路的功能是使輸出的直流電壓穩(wěn)定，不隨交流電網(wǎng)電壓和負(fù)載的變化而變化。&l

36、t;/p><p>　　2.1.2本次設(shè)計(jì)的直流電源部分任務(wù)</p><p>　　本次設(shè)計(jì)的直流電源部分任務(wù)是，為整個(gè)家庭安防控制系統(tǒng)提供其所需的全部電源，并用Proteus仿真。主要有+5v、+12v、-12v、+15v、+24v等直流穩(wěn)壓電源，保障系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。</p><p>　　2.2三端集成穩(wěn)壓器介紹</p><p><b>

37、　　1. 簡(jiǎn)介</b></p><p>　　三端穩(wěn)壓器，主要有兩種，一種輸出電壓是固定的，稱為固定輸出三端穩(wěn)壓器，另一種輸出電壓是可調(diào)的，稱為可調(diào)輸出三端穩(wěn)太器，其基本原理相同，均采用串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。在線性集成穩(wěn)壓器中，由于三端穩(wěn)壓器只有三個(gè)引出端子，具有外接元件少，使用方便，性能穩(wěn)定，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。</p><p>　　2. 三端穩(wěn)壓器的型號(hào)規(guī)格和管腳分布

38、</p><p>　　三端穩(wěn)壓器的通用產(chǎn)品有78系列（下電源）和79系列（負(fù)電源），輸出電壓由具體型號(hào)中的后面兩個(gè)數(shù)字代表，見圖2.2，有5V，6V，8V，9V，12V，15V，18V，24V等檔次。輸出電流以78（或79）后面加字母來(lái)區(qū)分L表示0.1；AM表示0.5A，無(wú)字母表示1.5A，如78L05表求5V 0.1A。具體見表2-2所示。</p><p>　　圖2-2 三端穩(wěn)壓器表示

39、示意圖</p><p>　　表2-1 三端穩(wěn)壓器輸出電流字母表示法</p><p>　　例如：78M05三端穩(wěn)壓器可輸出+5V、0.5A的穩(wěn)定電壓；7912三端穩(wěn)壓</p><p>　　可輸出 12V、1A的穩(wěn)定電壓。外形及管腳分布，如附圖2-3所示?！?lt;/p><p>　　圖2-3 三端穩(wěn)壓器的管腳圖</p><p&

40、gt;<b>　　3. 使用注意事項(xiàng)</b></p><p>　　在使用時(shí)必須注意：（VI）和（Vo）之間的關(guān)系，以7805為例，該三端穩(wěn)壓器的固定輸出電壓是5V，而輸入電壓至少大于7V，這樣輸入/輸出之間有2－3V及以上的壓差。使調(diào)整管保證工作在放大區(qū)。但壓差取得大時(shí)，又會(huì)增加集成塊的功耗，所以，兩者應(yīng)兼顧，既保證在最大負(fù)載電流時(shí)調(diào)整管不進(jìn)入飽和，又不致于功耗偏大。另外一般在三端穩(wěn)壓器的輸

41、入輸出端接一個(gè)二極管，用來(lái)防止輸入端短路時(shí),輸出端存儲(chǔ)的電荷通過(guò)穩(wěn)壓器,而損壞器件。</p><p>　　2.3硬件原理圖及說(shuō)明</p><p>　　因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)的直流穩(wěn)壓電源電源原理相同，器件的選擇和參數(shù)的設(shè)計(jì)也基本相同，所以取其中一個(gè)電源設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)明整個(gè)系統(tǒng)的工作原理和相關(guān)器件的選擇。在這里選擇+24v的電源設(shè)計(jì)作為說(shuō)明的對(duì)象。下圖2-4為其原理圖截取圖，以滿足下文對(duì)其作出說(shuō)明的需要。要

42、求輸出直流電流IL=1A。</p><p>　　圖2-4 +24V直流電源原理圖</p><p>　　2.3.1變壓整流電路</p><p>　　1. 單相變壓整流電路的介紹</p><p>　　單相橋式整流電路是最基本的將交流轉(zhuǎn)換為直流的電路，其電路如下圖2-5所示。 &

43、lt;/p><p>　　（a）整流電路 （b）波形圖</p><p>　　圖2-5 單相橋式整流電路</p><p>　　在分析整流電路工作原理時(shí)，整流電路中的二極管是作為開關(guān)運(yùn)用，具有單向?qū)щ娦?。根?jù)圖2-5（a）的電路圖可知：</p><p>　　當(dāng)正半周時(shí)二極管D1、D3導(dǎo)通，在負(fù)載電阻上得到正弦波的正半周

44、。</p><p>　　當(dāng)負(fù)半周時(shí)二極管D2、D4導(dǎo)通，在負(fù)載電阻上得到正弦波的負(fù)半周。</p><p>　　在負(fù)載電阻上正負(fù)半周經(jīng)過(guò)合成，得到的是同一個(gè)方向的單向脈動(dòng)電壓。單相橋式整流電路的波形圖見圖2-5（b）。</p><p><b>　　參數(shù)計(jì)算</b></p><p>　　根據(jù)圖2-5（b）可知，輸出電壓是單相

45、脈動(dòng)電壓。通常用它的平均值與直流電壓等效。</p><p>　　輸出平均電壓為 （2.3.1.1）</p><p>　　流過(guò)負(fù)載的平均電流為 （2.3.1.2）</p><p>　　流過(guò)二極管的平均電流為 （2.3.1.3）</p><p>　　二極管所

46、承受的最大反向電壓 （2.3.1.4）</p><p>　　2.本次設(shè)計(jì)的變壓整流電路</p><p>　　本次設(shè)計(jì)的變壓整流電路如下圖2-6所示：</p><p>　　圖2-6 變壓整流電路圖</p><p>　?。?） 變壓器二次電壓有效值</p><p>　　因?yàn)榉€(wěn)壓器輸

47、入和輸出壓差一般為2 V到4 V，本次設(shè)計(jì)選擇3 V，穩(wěn)壓電源的輸出端為+24V，所以穩(wěn)壓器的輸入端應(yīng)為27V。根據(jù)下節(jié)的說(shuō)明得知U0=1.2U2。所以變壓器二級(jí)有效值V2 =27/1.2≈23V</p><p>　?。?） 整流二極管的選擇</p><p>　　流經(jīng)二極管平均電流 ID=IL/2=0.5A</p><p>　　二極管最大承受電壓≈33V</

48、p><p>　　故可選用整流二極管10QT045（其最大反向電壓為45V, 允許最大電流為1A。）</p><p><b>　　2.3.2濾波電路</b></p><p><b>　　1.濾波電路的介紹</b></p><p>　　圖2-7 濾波電路的基本形式</p><p>　

49、　濾波電路用于濾去整流輸出電壓中的紋波，一般由電抗元件組成，如在負(fù)載電阻兩端并聯(lián)電容器C，或與負(fù)載串聯(lián)電感器 L，以及由電容、電感組合而成的各種復(fù)式濾波電路。常用的結(jié)構(gòu)如圖2-7所示。由于電抗元件在電路中有儲(chǔ)能作用，并聯(lián)的電容器 C 在電源供給的電壓升高時(shí)，能把部分能量存儲(chǔ)起來(lái)，而當(dāng)電源電壓降低時(shí)，就把能量釋放出來(lái)，使負(fù)載電壓比較平滑，即電容 C 具有平波的作用；與負(fù)載串聯(lián)的電感 L,當(dāng)電源供給的電流增加（由電源電壓增加引起）時(shí)，它把能

50、量存儲(chǔ)起來(lái)，而當(dāng)電流減小時(shí)，又把能量釋放出來(lái)，使負(fù)載電流比較平滑，即電感 L 也有平波作用。濾波電路的形式很多，為了掌握它的分析規(guī)律，把它分為電容輸入式 （電容器 C 接在最前面，如圖2-7中的 a、c）和電感輸入式 （電感器 L 接在最前面，如圖2-7中的b）。前一種濾波電路多用于小功率電源中，而后一種濾波電路多用于較大功率電源中。</p><p>　　圖2-8 單相橋式整流、電容濾波電路</p>

51、<p>　　圖2-8 為單相橋式整流、電容濾波電路。在分析電容濾波電路時(shí)，要特別注意電容器兩端電壓 Vc 對(duì)整流元件導(dǎo)電的影響，整流元件只有受正向電壓作用時(shí)才導(dǎo)通，否則便截止。</p><p>　　圖2-9 橋式整流、電容濾波時(shí)的電壓、電流和紋波電壓波形</p><p>　　負(fù)載 RL 未接入（開關(guān)S斷開）時(shí)的情況：設(shè)電容器兩端初始電壓為零， 接人交流電源后，當(dāng) V2 為正半周

52、時(shí)，V2 通過(guò) D1、D3 向電容器 C 充電；V2 為負(fù)半周時(shí)，經(jīng) D2 、D4 向電容器 C 充電，充電時(shí)間常數(shù)為</p><p><b>　?。?.3.2.1）</b></p><p>　　其中 Rint 包括變壓器副繞組的直流電阻和二極管 D 的正向電阻。由于Rint 一般很小，電容器很快就充電到交流電壓 V2 的最大值 ，極性如圖2 .10所示。由于電容器無(wú)

53、放電回路，故輸出電壓（即電容器 C 兩端的電壓Vc）保持在 ，輸出為一個(gè)恒定的直流，如圖2.9 中 Wt<0（即縱坐標(biāo)左邊） 部分所示。 接人負(fù)載 RL （開關(guān)S合上） 的情況：設(shè)變壓器副邊電壓 V2從 0 開始上升 （即正半周開始） 時(shí)接人負(fù)載 RL，由于電容器在負(fù)載未接人前充了電，故剛接入負(fù)載時(shí)V2<Vc ，二極管受反向電壓作用而截止，電容器 C 經(jīng) RL 放電，放電的時(shí)間常數(shù)為 ，因 一般較大，故電

54、容兩端的電壓 Vc 按指數(shù)規(guī)律慢慢下降。其輸出電壓 VL = Vc ，如圖2.9 的 ab 段所示。與此同時(shí)，交流電壓 V2 按正弦規(guī)律上升。當(dāng) V2>Vc 時(shí)，二極管 D1 、D3 受正向電壓作用而導(dǎo)通，此時(shí) V2 經(jīng)二極管 D1 、D3 一 方面向負(fù)載 RL 提供電流，另一方面向電容器 C 充電，Vc 將如圖2.9中的bc段，圖中bc段上的陰影部分為電路中的電流在整流電路內(nèi)阻 Rint 上產(chǎn)生的壓降。Vc隨著交</p&g

55、t;<p>　?。?）二極管的導(dǎo)電角 ，流過(guò)二極管的瞬時(shí)電流很大，如圖2.9 所示。電流的有效值和平均值的關(guān)系與波形有關(guān)，在平均值相同的情況下，波形越尖，有效值越大。在純電阻負(fù)載時(shí)，變壓器副邊電流的有效值 I2=1.1 IL，而有電容濾波時(shí)，I2 =（1.5～2）IL 。</p><p>　?。?）負(fù)載平均電壓 VL 升高，紋波（交流成分）減小，且RLC越大，電容放電速率越慢，則負(fù)載電壓中的紋波成分

56、越小，負(fù)載平均電壓越高。 為了得到平滑的負(fù)載電壓，一般取</p><p><b>　?。?.3.2.2）</b></p><p>　　T 為電源交流電壓的周期。</p><p>　　（3） 負(fù)載直流電壓隨負(fù)載電流增加而減小。VL 隨 IL 的變化關(guān)系稱為輸出特性或外特性，如圖2-10 所示。C 值一定，</p><p>

57、　　當(dāng) 即空載時(shí)</p><p><b>　?。?.3.2.3）</b></p><p>　　當(dāng) C＝0，即無(wú)電容時(shí)</p><p>　　在整流電路的內(nèi)阻不太大（幾歐）和放電時(shí)間常數(shù)滿足的關(guān)系時(shí)，電容濾波電路的負(fù)載電壓 VL 與 V2 的關(guān)系約為</p><p><b>　　（2.3.2.4）

58、</b></p><p>　　圖2-10 橋式整流電路的輸出特性</p><p>　　總之，電容濾波電路簡(jiǎn)單，負(fù)載直流電壓 VL 較高，紋波也較小，它的缺點(diǎn)是輸出特性較差，故適用于負(fù)載電壓較高，負(fù)載變動(dòng)不大的場(chǎng)合。 </p><p>　　2.本次設(shè)計(jì)的濾波電路的選擇</p><p>　　因?yàn)殡娙轂V波電路多用于小功率電源，故本次設(shè)計(jì)

59、采用電容濾波電路。</p><p>　　因?yàn)镽L=VL/IL=30V/1A=30Ω，T=50HZ,由公式（2.3.2.2）知，</p><p>　　根據(jù)公式算出得, C17=1334uf，本次設(shè)計(jì)取2200uf，達(dá)到更好的濾波效果。</p><p>　　2.3.3 穩(wěn)壓電路 </p><p>　　圖2-11 穩(wěn)壓電路圖</p>

60、<p>　　上圖2-11是7824作為輸出電壓V0固定的典型電路圖，正常工作時(shí)，輸入/輸出電壓差為2-3V。本次設(shè)計(jì)選擇壓差為3V。輸入電壓為經(jīng)整流濾波后的+27V，輸出為+24V。電路中靠近引腳處接入電容C18和C20用來(lái)實(shí)現(xiàn)頻率補(bǔ)償,防止穩(wěn)壓器產(chǎn)生調(diào)頻自激振蕩和抵制電路引入的高頻干擾, C18一般取0.1uF到0.33uF之間，本次設(shè)計(jì)取0.33uF。C19是電解電容,以減小穩(wěn)壓電源輸出端由輸入電源引入的低頻干擾. 一般取

61、0.1 uF到1 uF之間,本次設(shè)計(jì)取0.1 uF。D1是保護(hù)二極管,當(dāng)輸入端適中時(shí)，給輸出電容器C19一個(gè)放電通路，防止C19兩端電壓作用于調(diào)整管的be結(jié)，造成調(diào)整管be結(jié)擊穿而損壞。本次設(shè)計(jì)取1N4002型號(hào)。因?yàn)槠渥畲蠓聪螂妷簽?00V，允許最大電流為1A，符合本次設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　本次作為例子詳細(xì)介紹的+24V直流穩(wěn)壓電源到這里就結(jié)束了，其他電源的設(shè)計(jì)原理和+24V直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)的原理基本

62、相同,在這里就不多做說(shuō)明了，具體原理圖及各器件的選擇和參數(shù)見附錄2。</p><p>　　2.4硬件原理仿真總體圖及結(jié)果顯示</p><p>　　2.4.1硬件原理仿真總體圖</p><p>　　本次設(shè)計(jì)的直流穩(wěn)壓電源Proteus硬件原理仿真圖2-12所示如下：</p><p>　　圖2-12 電源硬件原理仿真總體圖</p>

63、<p>　　2.4.2硬件原理總體圖仿真結(jié)果顯示</p><p>　　仿真結(jié)果顯示圖如下圖2-13所示：</p><p>　　圖2-13 仿真結(jié)果顯示圖</p><p>　　3 緊急按鈕報(bào)警設(shè)計(jì)</p><p><b>　　3.1總體說(shuō)明</b></p><p>　　3.1.1緊急報(bào)警按

64、鈕介紹</p><p>　　在住宅中，難免會(huì)發(fā)生一些緊急突發(fā)事件，譬如家中遇到盜賊入室行兇搶劫，家中老人遇到緊急病情而無(wú)他人在旁時(shí)，它們需要在第一時(shí)間獲得救助等情況，我們只需在家中主要位置安裝緊急呼叫按鈕，當(dāng)住戶需要求助時(shí)只須按下緊急呼救按鈕，感應(yīng)器控制器獲取信號(hào)后啟動(dòng)報(bào)警動(dòng)作，通過(guò)電話網(wǎng)絡(luò)將語(yǔ)音信號(hào)傳至小區(qū)管理中心或當(dāng)?shù)嘏沙鏊蛋嗳藛T接到報(bào)警后，立即派人趕赴現(xiàn)場(chǎng)處理，使住戶得到及時(shí)的救助。由于時(shí)間和資源的限制

65、，我們本次設(shè)計(jì)報(bào)警系統(tǒng)由簡(jiǎn)單的聲光報(bào)警代替。</p><p>　　3.1.2本次緊急報(bào)警按鈕設(shè)計(jì)任務(wù)</p><p>　　本次設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)八個(gè)不同的緊急按鈕，八個(gè)緊急報(bào)警按鈕表示不同的意義，并標(biāo)為數(shù)字序號(hào)1到8以區(qū)分其不同的意義。通過(guò)編寫程序,要求按鈕按下去，就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的聲光報(bào)警，八個(gè)按鈕分別對(duì)應(yīng)八個(gè)發(fā)光二極管。不僅如此，還要求編寫程序別兩個(gè)數(shù)碼管分別顯示被按下按鈕的序號(hào)和報(bào)警聲響的次數(shù)

66、。報(bào)警聲音編寫為救護(hù)車報(bào)警聲音。設(shè)置每次報(bào)警聲響三次，中斷響應(yīng)結(jié)束，所有顯示也隨之結(jié)束。</p><p><b>　　3.2器件說(shuō)明</b></p><p>　　本次緊急按鈕設(shè)計(jì)所用主要器件有8線-3線優(yōu)先編碼器74HC148，AT89C51單片機(jī)，LED數(shù)碼顯示管，由于編碼器比較常用，在這里就不作介紹。</p><p>　　3.2.1單片機(jī)介

67、紹</p><p>　　單片機(jī)是指一個(gè)集成在一塊芯片上的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。盡管他的大部分功能集成在一塊小芯片上，但是它具有一個(gè)完整計(jì)算機(jī)所需要的大部分部件：CPU、內(nèi)存、內(nèi)部和外部總線系統(tǒng)，目前大部分還會(huì)具有外存。同時(shí)集成諸如通訊接口、定時(shí)器，實(shí)時(shí)時(shí)鐘等外圍設(shè)備。而現(xiàn)在最強(qiáng)大的單片機(jī)系統(tǒng)甚至可以將聲音、圖像、網(wǎng)絡(luò)、復(fù)雜的輸入輸出系統(tǒng)集成在一塊芯片上。</p><p>　　早期的單片機(jī)都是8位

68、或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，因?yàn)楹?jiǎn)單可靠而性能不錯(cuò)獲得了很大的好評(píng)。此后在8031上發(fā)展出了MCS51系列單片機(jī)系統(tǒng)。基于這一系統(tǒng)的單片機(jī)系統(tǒng)直到現(xiàn)在還在廣泛使用。隨著工業(yè)控制領(lǐng)域要求的提高，開始出現(xiàn)了16位單片機(jī)，但因?yàn)樾詢r(jià)比不理想并未得到很廣泛的應(yīng)用。90年代后隨著消費(fèi)電子產(chǎn)品大發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)得到了巨大的提高。隨著INTEL i960系列特別是后來(lái)的ARM系列的廣泛應(yīng)用，32位單片機(jī)迅速取代16位單片機(jī)的高端地位

69、，并且進(jìn)入主流市場(chǎng)。目前，高端的32位單片機(jī)主頻已經(jīng)超過(guò)300MHz，性能直追90年代中期的專用處理器，而普通的型號(hào)出廠價(jià)格跌落至1美元，最高端的型號(hào)也只有10美元。</p><p><b>　　AT89C51簡(jiǎn)介</b></p><p>　　圖3-1 AT89C51引腳圖</p><p>　　AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀

70、存儲(chǔ)器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，A

71、TMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。AT89C單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。外形及引腳排列如上圖3-1所示</p><p><b>　　主要特性：</b></p><p>　　·與MCS-51 兼容 </p><p>　　·4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 &

72、lt;/p><p>　　·壽命：1000寫/擦循環(huán)</p><p>　　·數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年</p><p>　　·全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz</p><p>　　·三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定</p><p>　　·128×8位內(nèi)部RAM</p><

73、;p>　　·32可編程I/O線</p><p>　　·兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器</p><p><b>　　·5個(gè)中斷源 </b></p><p><b>　　·可編程串行通道</b></p><p>　　·低功耗的閑置和掉電模式</p&

74、gt;<p>　　·片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 </p><p><b>　　管腳說(shuō)明： </b></p><p><b>　　VCC：供電電壓。</b></p><p><b>　　GND：接地。</b></p><p>　　P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開

75、路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。</p><p>　　P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高電平，

76、可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。 </p><p>　　P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或1

77、6位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。</p><p>　　P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為

78、低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：</p><p>　　P3口管腳 備選功能</p><p>　　P3.0 RXD（串行輸入口）</p><p>　　P3.1 TXD（串行輸出口）</p><p>　　P3.2 /INT0（外部

79、中斷0）</p><p>　　P3.3 /INT1（外部中斷1）</p><p>　　P3.4 T0（記時(shí)器0外部輸入）</p><p>　　P3.5 T1（記時(shí)器1外部輸入）</p><p>　　P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）</p><p>　　P3.

80、7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）</p><p>　　P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。</p><p>　　RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。</p><p>　　ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖

81、。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無(wú)效。</p><p>　　/PSEN：外部程序存儲(chǔ)

82、器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。</p><p>　　/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電

83、源（VPP）。</p><p>　　XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。</p><p>　　XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。</p><p>　　振蕩器特性：XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通

84、過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。</p><p>　　3.2.2 LED顯示數(shù)碼管介紹</p><p>　　由于系統(tǒng)要顯示的內(nèi)容較簡(jiǎn)單，顯示量不多，所以選用數(shù)碼管既方便又經(jīng)濟(jì)。LED有共陰極和共陽(yáng)極兩種。如圖3.2所示。</p><p>　　二極管的陰極連接在一起，通常此公共陰極接地，而共陽(yáng)極則將發(fā)光二極管

85、的陽(yáng)極連接在一起，接入+5V的電壓。一位顯示器由8個(gè)發(fā)光二極管組成，其中7個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成字型“8”的各個(gè)筆劃（段）a～g，另一個(gè)小數(shù)點(diǎn)為dp發(fā)光二極管。當(dāng)在某段發(fā)光二極管施加一定的正向電壓時(shí)，該段筆劃即亮；不加電壓則暗。為了保護(hù)各段LED不被損壞，需外加限流電阻。</p><p>　　數(shù)碼管顯示分為靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩中。靜態(tài)顯示是微機(jī)一次輸出顯示后，就能保持該顯示結(jié)果，直到下次送新的顯示數(shù)據(jù)為止。這種顯示占用

86、機(jī)時(shí)少，顯示可靠，因而得到了廣泛的應(yīng)用。但這種顯示使用的元件多，線路比較復(fù)雜，因此成本較高。動(dòng)態(tài)顯示就是微機(jī)對(duì)顯示器進(jìn)行掃描，在這種方法中，顯示器分時(shí)工作，每次只有一個(gè)器件顯示。但由于人們視覺的暫留現(xiàn)象，會(huì)感覺所有的數(shù)碼管都在顯示，這樣就能同時(shí)顯示不同的數(shù)。</p><p>　　圖3-2 LED數(shù)碼管結(jié)構(gòu)原理圖</p><p>　　眾所周知，LED顯示數(shù)碼管通常由硬件7段譯碼集成電路，完成

87、從數(shù)字到顯示碼的譯碼驅(qū)動(dòng)。本系統(tǒng)采用軟件譯碼，以減小體積，降低成本和功耗，軟件譯碼的另一優(yōu)勢(shì)還在于比硬件譯碼有更大的靈活性。所謂軟件譯碼，即由單片機(jī)軟件完成從數(shù)字到顯示碼的轉(zhuǎn)換。從LED數(shù)碼管結(jié)構(gòu)原理可知，為了顯示字符，要為L(zhǎng)ED顯示數(shù)碼管提供顯示段碼，組成一個(gè)“8”字形字符的7段，再加上1個(gè)小數(shù)點(diǎn)位，共計(jì)8段，因此提供給LED數(shù)碼管的顯示段碼為1個(gè)字節(jié)。各段碼位與顯示段的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表3-1。</p><p>　

88、　表3-1 段碼位的對(duì)應(yīng)關(guān)系</p><p>　　需說(shuō)明的是當(dāng)用數(shù)據(jù)口連接LED數(shù)碼管a～dp引腳時(shí)，不同的連接方法，各段碼位與顯示段有不同的對(duì)應(yīng)關(guān)系。通常數(shù)據(jù)口的D0位與a段連接，D1位與b段連接，……D7位與dp段連接，如上表3-1所示。想要數(shù)碼管顯示不同的數(shù)字，就要求對(duì)應(yīng)不同的二極管亮，我們只需給數(shù)碼管輸入不同的信號(hào)即可。因?yàn)閿?shù)碼管有兩種不同的接法，所以當(dāng)對(duì)應(yīng)同一數(shù)字時(shí)，所輸入的信號(hào)也是不同的，因?yàn)檫@是最基

89、本的知識(shí)，在這里就不多做說(shuō)明了。</p><p>　　3.3硬件原理圖及說(shuō)明</p><p>　　本次緊急報(bào)警按鈕設(shè)計(jì)硬件原理總圖如下圖3-3所示：</p><p>　　圖3-3 緊急報(bào)警按鈕設(shè)計(jì)硬件原理總圖</p><p>　　本次緊急報(bào)警按鈕設(shè)計(jì)硬件原理圖主要包括：?jiǎn)纹瑱C(jī)時(shí)鐘電路，單片機(jī)復(fù)位電路，緊急報(bào)警和外部中斷信號(hào)輸入電路，結(jié)果顯示電

90、路，聲光報(bào)警電路。下面將一一進(jìn)行介紹和說(shuō)明。</p><p>　　3.3.1單片機(jī)時(shí)鐘電路及說(shuō)明</p><p><b>　　1.單片機(jī)時(shí)鐘電路</b></p><p>　　單片機(jī)時(shí)鐘電路如下圖3-4所示：</p><p>　　圖3-4 單片機(jī)時(shí)鐘電路圖</p><p><b>　　2.

91、說(shuō)明：</b></p><p>　　本系統(tǒng)采用的是89C51單片機(jī)，單片機(jī)內(nèi)部的振蕩電路是一個(gè)高增益反相放大器，引線XTAL1和XTAL2分別是放大器的輸入端和輸出端。單片機(jī)內(nèi)部雖然有振蕩電路，但要形成時(shí)鐘，外部還要附加電路。晶振可在1.2MHz～12MHz之間選擇。單片機(jī)在通常應(yīng)用情況下，使用振蕩頻率為6MHz的石英晶體，而12MHz頻率的晶體主要在高速串行通信情況下才使用。外接晶體以及電容C1各C

92、2構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中。對(duì)外接電容的值雖然沒有嚴(yán)格的要求，但電容的大小多少會(huì)影響振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度穩(wěn)定性。外接晶體時(shí)，C1和C2值通常選擇為30PF左右；外接陶瓷諧振器時(shí)，C1和C2的典型值約為47PF。本次設(shè)計(jì)電容選擇33PF。</p><p>　　3.3.2單片機(jī)復(fù)位電路及說(shuō)明</p><p><b>　　1.單片機(jī)復(fù)位電

93、路</b></p><p>　　單片機(jī)復(fù)位電路如下圖3-5所示：</p><p>　　圖3-5 單片機(jī)復(fù)位電路圖</p><p><b>　　2.說(shuō)明：</b></p><p>　　單片機(jī)的復(fù)位電路是靠外部電路實(shí)現(xiàn)的。單片機(jī)工作后，只要在它的RESET引線上加載10ms以上的高電平，單片機(jī)就能有效的復(fù)位。在本

94、次設(shè)計(jì)中，采用的是上電復(fù)位的方式當(dāng)振蕩器運(yùn)行時(shí),在此引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。推薦在此引腳與Vss引腳之間連接一個(gè)約8.2Ω的下拉電阻，與Vcc引腳之間連接一個(gè)約10uF的電容，以保證可靠的復(fù)位。如上圖3.5所示。</p><p>　　3.3.3緊急報(bào)警信號(hào)和外部中斷信號(hào)輸入電路及說(shuō)明</p><p>　　1. 緊急報(bào)警和外部中斷信號(hào)輸入電路</p>&l

95、t;p>　　緊急報(bào)警和外部中斷信號(hào)輸入電路如下圖3-6所示：</p><p>　　圖3-6 緊急報(bào)警信號(hào)和外部中斷信號(hào)輸入電路圖</p><p><b>　　2. 說(shuō)明：</b></p><p>　　當(dāng)八個(gè)按鈕中某一按鈕按下去，就會(huì)在編碼器輸入端產(chǎn)生一低電平信號(hào)，通過(guò)編碼器的編碼會(huì)送給單片機(jī)一個(gè)三位的數(shù)字信號(hào)，每個(gè)按鈕都會(huì)對(duì)應(yīng)一個(gè)不同的三

96、位的數(shù)字信號(hào)。編碼器的輸出端A、B、C分別接單片機(jī)的P1.0、P1.1、P1.2引腳。因?yàn)閱纹瑱C(jī)在啟動(dòng)后，P1口均自動(dòng)置為高電平，所以當(dāng)輸入的三位數(shù)字為111時(shí)，單片機(jī)會(huì)誤以為此時(shí)有輸入信號(hào)進(jìn)來(lái)，從而執(zhí)行報(bào)警程序，產(chǎn)生誤報(bào)警。為了避免這種情況的發(fā)生，我將按鈕1按下去產(chǎn)生的低電平信號(hào)接到單片機(jī)的P1.3引腳。從而使輸入信號(hào)變?yōu)?110，這樣一來(lái)，就解決了誤報(bào)警的問題。下表3-2為按鈕1到8按下后對(duì)應(yīng)的不同的單片機(jī)輸入信號(hào)。</p&g

97、t;<p>　　表3-2 按鈕序號(hào)與對(duì)應(yīng)輸入信號(hào)對(duì)照表</p><p>　　本次設(shè)計(jì)采用外部中斷0方式。詳細(xì)地說(shuō)就是八個(gè)緊急報(bào)警按鈕中的任何一個(gè)按鈕按下去都會(huì)通過(guò)門電路產(chǎn)生一個(gè)低電平信號(hào)，所產(chǎn)生的低電平信號(hào)輸入單片機(jī)的P3.2引腳，通過(guò)電平觸發(fā)方式觸發(fā)外部中斷0，從而執(zhí)行中斷子程序,產(chǎn)生相應(yīng)的聲光報(bào)警。這里應(yīng)用P3.2口的第二功能。即外部中斷0的引腳功能。</p><p>　

98、　3.3.4結(jié)果顯示電路及說(shuō)明</p><p>　　1. 結(jié)果顯示電路圖</p><p>　　結(jié)果顯示電路圖如下圖3-7所示：</p><p>　　圖3-7 結(jié)果顯示電路圖</p><p><b>　　2. 說(shuō)明：</b></p><p>　　數(shù)碼管段選信號(hào)接單片機(jī)P0口，數(shù)碼管1選通信號(hào)分別接單

99、片機(jī)的口，數(shù)碼管2選通信號(hào)分別接單片機(jī)的口。因?yàn)閱纹瑱C(jī)的硬腳輸出電流很小，不能使數(shù)碼管正常發(fā)光，所以在P0口接1000Ω的上拉電阻來(lái)保證數(shù)碼管正常發(fā)光。</p><p>　　上圖中數(shù)碼管1（左邊）顯示被按下的緊急報(bào)警按鈕的序號(hào)，數(shù)碼管二（右邊）顯示報(bào)警聲響的次數(shù)。數(shù)碼管采用靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示，先由數(shù)碼管1靜態(tài)顯示被按下按鈕的序號(hào)，等報(bào)警聲結(jié)束后，兩個(gè)數(shù)碼管才動(dòng)態(tài)顯示序號(hào)和報(bào)警聲響次數(shù)。 其中數(shù)碼管1一直顯示。&l

100、t;/p><p>　　3.3.5聲光報(bào)警電路</p><p><b>　　1.聲光報(bào)警電路</b></p><p>　　聲光報(bào)警電路如下圖3-8所示：</p><p>　　圖3-8 聲光報(bào)警電路圖</p><p><b>　　2．說(shuō)明：</b></p><p&

101、gt;　　上圖系列發(fā)光二極管采用共陽(yáng)極接法。陽(yáng)極接+5電壓，陰極接限流電阻接入單片機(jī)P2口。八個(gè)緊急報(bào)警按鈕與八個(gè)發(fā)光二極管自上而下一一對(duì)應(yīng)。如表3.3所示。按鈕一按下去，相應(yīng)的發(fā)光二極管就會(huì)發(fā)光</p><p>　　表3-3 按鈕序號(hào)與對(duì)應(yīng)數(shù)碼管信號(hào)</p><p>　　喇叭接P3.5口。產(chǎn)生的報(bào)警聲設(shè)計(jì)為救護(hù)車報(bào)警聲。按鈕一按下去便和發(fā)光二極管同時(shí)發(fā)出光信號(hào)和聲音信號(hào)，產(chǎn)生聲光報(bào)警。&

102、lt;/p><p><b>　　3.4軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.4.1軟件設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求</p><p>　　雖然這部分設(shè)計(jì)的任務(wù)已經(jīng)在此章開始時(shí)已經(jīng)詳細(xì)說(shuō)明過(guò)，但是這一節(jié)主要說(shuō)的是此部分設(shè)計(jì)的軟件設(shè)計(jì)部分，所以我覺得還有必要在這里再講敘一遍。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)八個(gè)不同的緊急按鈕，八個(gè)緊

103、急報(bào)警按鈕表示不同的意義，并標(biāo)為數(shù)字序號(hào)1到8以區(qū)分其不同的意義。通過(guò)編寫程序,要求按鈕按下去，就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的聲光報(bào)警，八個(gè)按鈕分別對(duì)應(yīng)八個(gè)發(fā)光二極管。不僅如此，還要求編寫程序別兩個(gè)數(shù)碼管分別顯示被按下按鈕的序號(hào)和報(bào)警聲響的次數(shù)。報(bào)警聲音編寫為救護(hù)車報(bào)警聲音。本部分系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖在引言中講過(guò),在這里就不多做說(shuō)明了。</p><p>　　3.4.2主程序設(shè)計(jì)</p><p><b>　

104、　1.主程序說(shuō)明</b></p><p>　　主程序主要對(duì)單片機(jī)進(jìn)行開外部中斷0設(shè)置和對(duì)其I/O端口進(jìn)行一些必要的初始化初始化設(shè)置。本次設(shè)計(jì)的程序設(shè)計(jì)主要是外部中斷0子程序的設(shè)計(jì)。程序代碼見附錄1。</p><p><b>　　2.主程序流程圖</b></p><p>　　主程序流程圖如下圖3-9所示：</p><

105、;p>　　圖3-9 主程序流程圖</p><p>　　3.4.3中斷子程序設(shè)計(jì)</p><p><b>　　1.中斷子程序說(shuō)明</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)采用外部中斷0方式，采用電平激活外部中斷方式。當(dāng)八個(gè)按鈕中的任何一個(gè)按鈕按下去，都會(huì)通過(guò)門電路產(chǎn)生一個(gè)低電平，送給單片機(jī)的P3.2口，這里應(yīng)用P3.2口的第二功能。即外部中斷0

106、的引腳功能。然后單片機(jī)便執(zhí)行中斷子程序，從而產(chǎn)生相應(yīng)的聲光報(bào)警。設(shè)置每次中斷報(bào)警聲響三次，中斷響應(yīng)結(jié)束，所有顯示也隨之結(jié)束。</p><p>　　中斷子程序的功能是，當(dāng)八個(gè)按鈕中的某一個(gè)按下去就產(chǎn)生相應(yīng)的聲光報(bào)警。并通過(guò)兩個(gè)分別顯示被按按鈕的序號(hào)和報(bào)警聲響的次數(shù)。例如，當(dāng)按鈕一按下去，第一個(gè)發(fā)光二極管就會(huì)發(fā)出紅光。數(shù)碼管顯示數(shù)字13，即表示按鈕1被按下，報(bào)警聲響三次。程序代碼見附錄1。</p>&l

107、t;p>　　2.中斷子程序流程圖 </p><p>　　中斷子程序流程圖如下圖3-10所示：</p><p>　　圖3-10 中斷子程序流程圖</p><p>　　3.4.4按鍵消抖說(shuō)明</p><p>　　按下抖動(dòng)和釋放抖動(dòng)在實(shí)際按鍵電路中大概約為5毫秒,穩(wěn)定閉和大約10毫秒。因?yàn)閱纹瑱C(jī)執(zhí)行指令的時(shí)間是微妙級(jí)，所以如果沒有按鍵防抖措施

108、，單片機(jī)就會(huì)誤以為按鍵被連續(xù)按下，從而導(dǎo)致產(chǎn)生程序的誤執(zhí)行。</p><p>　　按鍵消抖一般可以用硬件和軟件兩種方法實(shí)現(xiàn)。本次設(shè)計(jì)采用軟件消抖。具體過(guò)程為，當(dāng)按鍵按下去時(shí)，判斷其是否按下，延時(shí)5毫秒，再次判斷其是否被按下，如果相同，則認(rèn)定按鍵按下，執(zhí)行下一部指令。否則，則認(rèn)為它沒有按下。在本次設(shè)計(jì)中因?yàn)榘粹o與單片機(jī)中間接了8線-3線編碼器，所以不能直接判斷按鈕是否按下，但可以通過(guò)判斷前后兩次單片機(jī)的輸入信號(hào)是否

109、相同來(lái)代替從而間接地判斷按鈕是否按下。如果兩次輸入單片機(jī)的信號(hào)相同，則認(rèn)為按鈕被按下，如果不相同，則認(rèn)為沒有被按下。不僅如此，在按鍵釋放時(shí)同樣也要進(jìn)行消抖，原理與按下時(shí)消抖原理一樣。</p><p>　　3.4.5硬件原理圖仿真及結(jié)果顯示</p><p>　　軟件調(diào)試的是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)很重要的步驟，要求所編寫的程序不僅要在理論上適合功能要求，而且要在實(shí)際的電路板上可靠執(zhí)行。本系統(tǒng)的軟件調(diào)試用

110、Keil仿真軟件和Proteus仿真軟件進(jìn)行軟硬件聯(lián)合仿真。</p><p>　　編譯通過(guò)只是說(shuō)明程序沒有語(yǔ)法錯(cuò)誤。是否達(dá)到設(shè)計(jì)目的，還需將軟硬件結(jié)合進(jìn)行排錯(cuò)、調(diào)試和檢查即通常所說(shuō)的仿真。仿真有兩種方式：一 .是采用仿真器的實(shí)時(shí)在線仿真。二. 是通過(guò)PC機(jī)由軟件完成的模擬仿真。實(shí)時(shí)在線仿真可以完全模擬樣機(jī)或?qū)嶒?yàn)板的工作狀態(tài)，用起來(lái)比較直觀、方便。軟件模擬仿真不需要仿真器，僅僅通過(guò)安裝在微機(jī)上的單片機(jī)模擬軟件便可以

111、進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)的仿真。</p><p>　　我們使用Keil仿真軟件和Proteus仿真軟件進(jìn)行軟硬件聯(lián)合仿真。①首先用Keil進(jìn)行軟件仿真，主要包括C文件的編譯、連接、并生成Hex文件提供給Proteus，仿真界面如圖3-11所，表示程序調(diào)試成功。②其次用Proteus進(jìn)行硬件仿真，在Proteus中選擇相應(yīng)的元器件再結(jié)合Keil生成的Hex文件可以對(duì)系統(tǒng)整體性能進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果圖如圖3-12所示。</

112、p><p>　　圖3-11 程序調(diào)試圖</p><p><b>　　說(shuō)明：</b></p><p>　　1. 打開keilc軟件，由Project-----newproject，在新建文件中保存文件名”dd”后，在彈出的對(duì)話框中雙擊Atmel,選擇AT89C51確定。</p><p>　　2. 打開keilc軟件，新建文本文

113、件,把寫好的C語(yǔ)言程序復(fù)制進(jìn)去并保存為”dd.c”文件。單擊Options for target，選擇output后選中creat hexFi，以生成hex文件。</p><p>　　3. 打開target 1，雙擊Source group 1選中”dd.c”，單擊Add后再單擊Build target，編譯后出現(xiàn)0錯(cuò)誤，0警告，說(shuō)明程序編寫的沒有問題。 截圖如上圖3.11所示，說(shuō)明程序調(diào)試成功。</p&g

114、t;<p>　　4. 打開用proteus繪制的電路圖，雙擊AT89C51單片機(jī)，在Program File選項(xiàng)中選擇”dd.hex”后單擊OK，啟動(dòng)仿真，仿真結(jié)果圖如下圖3-12。</p><p>　　硬件原理圖仿真結(jié)果顯示如下圖3-12：</p><p>　　圖3-12 硬件原理圖仿真結(jié)果顯示圖</p><p><b>　　說(shuō)明：<